KR19980048686A - 폴리머 흡착을 방지하기 위한 진공 배기 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 건식 식각 설비의 진공 배기 장치에 관한 것으로, 진공 배기 장치의 배기관에 질소가스 공급관을 설치하여 배기관을 통과하는 고형 부산물들의 유속을 상승시킴으로써 배기관 내벽에 고형 부산물들이 흡착되어 배기관이 막히는 것을 방지하여 웨이퍼의 수율을 향상시킬 수 있고 설비 가동 시간을 증가시킬 수 있다.

Description

폴리머 흡착을 방지하기 위한 진공 배기 장치
본 발명은 건식 식각 설비의 진공 배기 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 식각 공정중에 발생되는 고형 부산물(polymer)이 배기관의 내벽에 흡착되어 배기관이 막히는 것을 방지하기 위해 벤투리(venturi) 효과를 이용한 폴리머 흡착을 방지하기 위한 진공 배기 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조 공정중의 하나인 식각공정은 웨이퍼 상부에 적층된 박막을 제거하기 위해서 박막 위에 포토 레지스트로 패턴을 마스크하고 마스킹되지 않은 부분을 화학적 또는 물리적인 반응을 이용하여 제거하는 것이다.
식각의 종류에는 크게 건식 식각 방법과 습식 식각 방법이 있으며, 습식 식각 방법은 비교적 집적도가 낮은 패턴이 형성된 웨이퍼를 산성 용액에 일정시간 동안 담그어 박막을 제거하는 방법이고, 건식 식각 방법은 피가공 재료 위에 기체를 공급함으로써 활성화된 기체와 피가공 박막 표면과의 반응을 통하여 증기압이 높은 물질을 생성시켜 제거하는 방법이다.
건식 식각에는 플라즈마 식각, 반응성 이온 식각, 이온빔 식각등이 있으며, 건식 식각에서 가장 대표적으로 사용되는 플라즈마 식각은 식각 챔버를 진공압으로 형성한 후 식각용 반응성 기체(Cl2, BCl3, N2, O2, CHF3, CF4, HBR)를 식각 챔버 내에 공급하고 고주파 혹은 마이크로 웨이브를 인가하여 공급된 반응성 기체들을 활성화된 플라즈마 상태로 만든다. 이러한 플라즈마 상태의 반응성 기체들이 웨이퍼 상부에 형성된 박막중 마스킹되지 않은 영역의 박막과 화학적 반응을 일으켜 박막을 식각한다.
이와 같이 플라즈마 상태의 반응성 기체들이 웨이퍼 상부면에 형성된 박막, 즉, 알루미늄, 다결정 실리콘층, 산화막, 포토 레지스트등의 박막과 반응하면 휘발성 부산물 또는 고형 부산물과 같은 폐가스들이 생성되며, 이러한 폐가스들은 식각 챔버 외부에 설치되어 있는 진공 배기 펌프에 의해서 외부로 배기된다.
도 1은 종래의 건식 식각 설비를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도시된 바와 같이 건식 식각 설비는 웨이퍼 상부면에 형성된 박막을 식각하기 위한 식각 챔버(10)와, 식각 챔버(10) 내부를 적정압력으로 유지시키고 폐가스를 외부로 배출시키는 진공 배기 장치(20)와, 진공 배기 장치(20)에 의해 배기된 폐가스를 중화시키는 중화장치(scrubber)(30)로 구성되어 있다. 여기서, 진공 배기 장치(20)는 진공 펌프(24)와 제 1 배기관(22)과 제 2 배기관(26)으로 구성되어 있다.
식각 챔버(10)의 배기구(미도시)와 진공 펌프(24) 일측은 제 1 배기관(22)으로 연통되어 있고, 진공 펌프(24)의 타측과 중화장치(30)의 인입구(미도시)는 제 2 배관(26)에 의해 연통되어 있으며, 중화장치(30)의 인출구(미도시)와 배기덕트(40)는 제 3 배기관(42)에 의해 연통되어 있다.
이와 같이 구성된 종래의 건식 식각 설비의 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 선행 공정이 완료된 웨이퍼(미도시)를 식각 챔버(10) 내부에 투입시키고, 식각 챔버(10) 내부에 반응성 기체를 주입하면 반응성 기체가 활성화되어 웨이퍼 상부에 형성된 박막중 마스킹되지 않은 영역의 박막과 화학적 반응을 일으켜 웨이퍼 표면을 식각한다. 이때, 반응성 기체와 박막이 반응하면서 휘발성 부산물 또는 고형 부산물과 같은 폐가스들이 생성된다.
이와 같이 발생된 폐가스를 배기하고 식각 챔버 내부의 압력을 일정하게 유지시키기 위해서 식각 챔버(10)와 연통되어 있는 진공 펌프(24)를 구동시키면 공정중 발생된 고형 부산물들과 같은 폐가스들이 진공 펌프(24)에 의해 흡입되어 제 1 및 제 2 배기관(22)(26)으로 배기된다. 이후, 제 1 배기관(22)과 제 2 배기관(26)을 순차적으로 통과한 폐가스는 중화장치(30)에 유입되고 중화장치(30)에 유입된 폐가스는 중화장치(30)에서 중화된 후 제 3 배기관(42)을 통해 배기덕트(40)로 배기된다.
그러나, 진공 펌프에 의해 고형 부산물들이 배기되는 동안 고형 부산물들이 배기관 내벽에 흡착되어 배기관의 관경을 감소시키고 공정이 반복됨에 따라 결국 배기관은 고형 부산물에 의해 막히게 된다. 이와 같이 배기관의 관경이 감소되거나 막히게 되면 배기 압력의 변화 또는 배기 흐름의 불균일로 인해 배기관 내벽에 흡착된 고형 부산물들이 다시 식각 챔버 내부로 역류하여 공정중인 웨이퍼를 오염시키고 또한, 배기관을 자주 클리닝해야 함으로 설비 가동률이 저하되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 배기관 내벽에 고형 부산물이 흡착되는 것을 방지하기 위해서 배기관에 가스관을 설치하여 고형 부산물들의 유속을 상승시킴으로써 웨이퍼의 수율과 설비가동시간을 증가시킨 폴리머 흡착을 방지하기 위한 진공 배기 장치를 제공하는데 있다.
도 1은 종래의 건식 식각 설비를 개략적으로 나타낸 블록도이고,
도 2A는 본 발명에 의한 건식 식각 설비를 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 2B는 질소가스 공급관을 확대한 요부 확대도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
50 : 식각 챔버60 : 진공 배기 장치
62 : 제 1 배기관64 : 진공 펌프
66 : 제 2 배기관 67 : 연결관
68 : 질소가스 공급관70 : 중화장치
72 : 인입구80 : 배기덕트
83 : 제 3 배기관
이와 같은 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 웨이퍼 표면을 식각하기 위한 식각 챔버와, 상기 식각 챔버 내부의 압력을 유지하고 폐가스를 배출하기 위해 진공펌프와 제 1, 제 2 배기관으로 구성된 진공 배기 장치와, 상기 진공 배기 장치에 의해 배기되는 폐가스를 중화시키기 위한 중화장치로 구성되고, 상기 식각 챔버와 상기 진공 펌프가 상기 제 1 배기관에 의해 연통되어 있고, 상기 진공 펌프와 상기 중화장치 인입구가 제 2 배기관에 의해서 연통된 건식 식각 설비에 있어서, 상기 진공 배기 장치의 상기 제 2 배기관 내벽에 고형 부산물과 같은 폐가스가 흡착되는 것을 방지하기 위해서 상기 제 2 배기관의 소정 위치에 상기 배기 가스가 배기되는 방향으로 가스를 공급하기 위한 가스공급관이 설치된 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명에 의한 폴리머 흡착 방지를 위한 진공 배기 장치의 구조를 첨부된 도면 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2A는 본 발명에 의한 건식 식각 설비를 개략적으로 나타낸 블록도이고, 2B는 질소가스 공급관을 확대한 요부 확대도이다.
도시된 바와 같이 건식 식각 설비는 웨이퍼 상부면에 형성된 박막을 식각하기 위한 식각 챔버(50)와, 식각 챔버(10) 내부를 적정압력으로 유지시키고 폐가스를 외부로 배출시키는 진공 배기 장치(60)와, 진공 배기 장치(60)에 의해 배기된 폐가스를 중화시키는 중화장치(scrubber)(70)로 구성되어 있다. 여기서, 진공 배기 장치(60)는 진공 펌프(64)와, 제 1 배기관(62)과, 제 2 배기관(66)과, 질소 가스 공급관(68)으로 구성되어 있다.
식각 챔버(50)의 배기구(미도시)와 진공 펌프(64) 일측은 제 1 배기관(62)으로 연통되어 있고, 진공 펌프(64) 타측과 중화장치(70)의 인입구(72)는 제 2 배기관(66)에 의해 연통되어 있는데, 제 2 배기관(66)의 말단과 인입구(72) 사이에는 연결관(67)이 설치되어 있다. 또한, 연결관(67) 일정영역에는 질소가스 공급관(68)이 설치되어 있고, 중화장치(70)의 인출구(미도시)와 배기덕트(80)는 제 3 배기관(82)에 의해 연통되어 있다. 여기서, 질소가스 공급관(68)은 연결관(67) 외부에서 연결관(67) 내부의 인입구(72)쪽으로 연장되어 설치되어 있고, 질소가스 공급관(68)의 단부는 도 2B에 도시된 바와 같이 분사되는 질소가스의 속도를 증가시키지 위해서 노즐(68a)이 형성되어 있다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 건식 식각 설비의 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 선행 공정이 완료된 웨이퍼(미도시)를 식각 챔버(50) 내부에 투입시키고, 식각 챔버(50) 내부에 반응성 기체를 주입하면 반응성 기체가 활성화되어 웨이퍼 상부에 형성된 박막중 마스킹되지 않은 영역의 박막과 화학적 반응을 일으켜 웨이퍼 표면을 식각한다. 이때, 반응성 기체와 박막이 반응하면서 휘발성 부산물 또는 고형 부산물과 같은 폐가스들이 생성된다.
이와 같이 발생된 폐가스를 배기하고 식각 챔버 내부(50)의 압력을 일정하게 유지시키기 위해서 식각 챔버(50)와 연통되어 있는 진공 펌프(64)를 구동시키면 공정중 발생된 고형 부산물들과 같은 폐가스들이 진공 펌프(64)에 의해 흡입되어 제 1 및 제 2 배기관(62)(66)으로 배기된다. 여기서, 제 2 배기관(66)을 통과하는 고형 부산물이 제 2 배기관(66)의 내벽에 흡착되는 것을 방지하기 위해서 질소가스 공급관(68)을 개방하여 질소가스를 고압으로 분사하면 제 2 배기관(66) 내부에 벤투리 효과가 발생된다. 즉, 질소가스를 고압으로 분사하면 대기압 상태인 제 2 배기관(66)의 압력이 대기압 상태보다 낮은 저압 상태가 되면서 고형 부산물의 유속이 상승된다. 따라서, 제 2 배기관(66)을 통과하는 고형 부산물의 유속이 상승되어 고형 부산물의 흡착상태가 불안정해짐으로 제 2 배기관(66)의 내벽에 흡착되는 고형 부산물의 양이 줄어들어 진공 배기장치(60)의 클리닝 주기가 연장되고 이로 인해 설비가동시간을 증가된다.
이후, 제 2 배기관(66)을 통과하여 중화장치(70)로 유입된 고형 부산물들은 중화장치(70)에서 중화되어 제 3 배기관(82)을 통해서 배기덕트(80)로 배기된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 진공 배기장치의 배기관에 질소가스 공급관을 설치하여 배기관을 통과하는 고형 부산물들의 유속을 상승시킴으로써 배기관 내벽에 고형 부산물들이 흡착되어 배기관이 막히는 것을 방지하여 웨이퍼의 수율을 향상시킬 수 있고 설비 가동 시간을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 웨이퍼 표면을 식각하기 위한 식각 챔버와, 상기 식각 챔버 내부의 압력을 유지하고 폐가스를 배출하기 위해 진공펌프와 제 1, 제 2 배기관으로 구성된 진공 배기 장치와, 상기 진공 배기 장치에 의해 배기되는 폐가스를 중화시키기 위한 중화장치로 구성되고, 상기 식각 챔버와 상기 진공 펌프가 상기 제 1 배기관에 의해 연통되어 있고, 상기 진공 펌프와 상기 중화장치 인입구가 제 2 배기관에 의해서 연통된 건식 식각 설비에 있어서,
    상기 진공 배기 장치의 상기 제 2 배기관 내벽에 고형 부산물과 같은 폐가스가 흡착되는 것을 방지하기 위해서 상기 제 2 배기관의 소정 위치에 상기 배기 가스가 배기되는 방향으로 가스를 공급하기 위한 가스공급관이 설치된 것을 특징으로 하는 폴리머 흡착을 방지하기 위한 진공 배기 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 배기관과 상기 중화장치는 연결관을 개재하여 연통되고 상기 가스 공급관은 상기 연결관내에 설치된 것을 특징으로 하는 폴리머 흡착을 방지하기 위한 진공 배기 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 가스공급관의 단부에는 분사되는 가스의 속도를 증가시키지 위해서 노즐이 형성된 것을 특징으로 하는 폴리머 흡착을 방지하기 위한 진공 배기 장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 가스 공급관에는 질소 가스가 유입되는 것을 특징으로 하는 폴리머 흡착을 방지하기 위한 진공 배기 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 웨이퍼는 실리콘 및 화합물 반도체를 사용하는 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 폴리머 흡착을 방지하기 위한 진공 배기 장치.
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